(57)【要約】【課題】  占有体積が小さく、伸縮率が大きい伸縮機構を提案すること。【解決手段】  複数の単位ブロックを連結部材を用いて回転可能に順次連結して形成された第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂと、前記第１と第２のブロック連結体のそれぞれの先端を結合する先端結合ブロック２Ｃと、前記第１と第２のブロック連結体をそれぞれ巻き取る第１と第２の巻き取りドラム４ａ，４ｂと、前記各巻き取りドラムを駆動するドラム駆動手段とを備え、上記第１と第２のブロック連結体にはそれぞれ上記連結部材が設けられている連結面ＬＦと該連結面の裏面である連結部材が設けられていない非連結面ＮＬＦがあり、上記第１と第２の巻き取りドラムからそれぞれ上記第１と第２のブロック連結体が下方に繰り出されるとき上記第１と第２のブロック連結体の非連結面ＮＬＦが互いに当接するように第１と第２の巻き取りドラムが配置された伸縮機構とした。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結部材で回転可能に順次結合された複数の単位ブロックから成る複数のブロック連結体と、該ブロック連結体のそれぞれの先端を結合する先端結合ブロックと、前記ブロック連結体をそれぞれ巻き取る巻き取りドラムと、該巻き取りドラムを駆動するドラム駆動手段とを備え、上記ブロック連結体にはそれぞれ上記連結部材が設けられている連結面ＬＦと該連結面の裏面である連結部材が設けられていない非連結面ＮＬＦがあり、上記巻き取りドラムからそれぞれ上記ブロック連結体が繰り出されるときブロック連結体の上記非連結面ＮＬＦが互いに当接するように上記巻き取りドラムが配置されていることを特徴とする伸縮機構。
【請求項２】
連結部材で回転可能に順次結合された複数の単位ブロックから成る複数のブロック連結体と、該ブロック連結体のそれぞれの先端を結合する先端結合ブロックと、前記ブロック連結体をそれぞれ送り出す送り出しローラと、該送り出しローラを駆動するローラ駆動手段とを備え、上記ブロック連結体にはそれぞれ上記連結部材が設けられている連結面ＬＦと該連結面の裏面である連結部材が設けられていない非連結面ＮＬＦがあり、上記送り出しローラからそれぞれ上記ブロック連結体が送り出されるときブロック連結体の上記非連結面ＮＬＦが互いに当接するように上記送り出しローラが配置されていることを特徴とする伸縮機構。
【請求項３】
上記各ブロック連結体の長手方向をｙ軸、上記ブロック連結体の連結面ＬＦに垂直な方向をｘ軸、ｘ軸とｙ軸に垂直な方向をｚ軸とするとき、上記単位ブロックの上面と下面がｘ軸とｚ軸を含むｘｚ面をｘ軸の周りで所定角度だけ回転させた面内に含まれる形状を各単位ブロックが有し、該ブロック連結体が上記巻き取りドラムに螺旋状に巻き取られることを特徴とする請求項１に記載の伸縮機構。
【請求項４】
上記巻き取りドラムに突起が設けられ、上記ブロック連結体の連結面ＬＦ側に前記突起に相補的な形状の窪みが設けられ、前記巻き取りドラムの突起に前記ブロック連結体の窪みを引っかけ、ブロック連結体を巻き上げる、或いは繰り出すことを特徴とする請求項１に記載の伸縮機構。
【請求項５】
上記送り出しローラに突起が設けられ、上記ブロック連結体の連結面ＬＦ側に前記突起に相補的な形状の窪みが設けられ、前記送り出しローラの突起に前記ブロック連結体の窪みを引っかけ、ブロック連結体を送り出すことを特徴とする請求項２に記載の伸縮機構。
【請求項６】
上記各ブロック連結体の長手方向をｙ軸、上記ブロック連結体の連結面ＬＦに垂直な方向をｘ軸、ｘ軸とｙ軸に垂直な方向をｚ軸とするとき、上記一方のブロック連結体の単位ブロックが他方のブロック連結体の単位ブロックに対してｚ軸方向にずれることを防止するｚ軸方向位置規制手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の伸縮機構。
【請求項７】
上記ｚ軸方向位置規制手段が、一方のブロック連結体に設けられた凹部と他方のブロック連結体に設けられた凸部とで形成され、前記凹部が前記凸部に嵌入することによりｚ軸方向にずれることを防止することを特徴とする請求項６に記載の伸縮機構。
【請求項８】
上記各ブロック連結体に永久磁石が設けられ、一方のブロック連結体に設けられた永久磁石と他方のブロック連結体に設けられた永久磁石のＮ極とＳ極が互いに引き合うことにより上記一方のブロック連結体の単位ブロックが他方のブロック連結体の単位ブロックから離れることを防止することを特徴とする請求項１又は２に記載の伸縮機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮機構に関するもので、特に、ロボットの脚として好適に使用することができる伸縮機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ロボットは生産現場などで広く使用されている。しかし、今後、オフィス，家庭など人間に身近なところで働くことが期待されている。この場合、段差などの障害物が多数存在するため、ロボットには高い段差を越える能力が要求される。
【０００３】
段差を越えることができるロボットの脚として、種々の機構が提案されている。
例えば、特許文献１には、多関節型脚兼腕機構が提案されている。
また、特許文献２には、無限軌道を用いた機構が提案されている。
さらに、望遠鏡式、すなわち入れ子式伸縮機構を使用することも考えられている。
しかし、上記したいずれの機構も、占有体積が大きいものとなるため、オフィス，家庭などの狭い空間で使用するロボットには、採用することが困難である。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２８５７７５号公報
【特許文献２】特開平８−７１９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、段差を越えるロボットの脚として採用できる伸縮機構であって、オフィス，家庭などの狭い場所で使用するロボットのため、占有体積が小さく、しかも伸縮率が大きい伸縮機構を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、特許請求の範囲に記載した本発明によって解決された。
すなわち、連結部材で回転可能に順次結合された複数の単位ブロックから成る複数のブロック連結体と、該ブロック連結体のそれぞれの先端を結合する先端結合ブロックと、前記ブロック連結体をそれぞれ巻き取る巻き取りドラムと、該巻き取りドラムを駆動するドラム駆動手段とを備え、上記ブロック連結体にはそれぞれ上記連結部材が設けられている連結面ＬＦと該連結面の裏面である連結部材が設けられていない非連結面ＮＬＦがあり、上記巻き取りドラムからそれぞれ上記ブロック連結体が繰り出されるときブロック連結体の上記非連結面ＮＬＦが互いに当接するように上記巻き取りドラムが配置されている伸縮機構、或いは、連結部材で回転可能に順次結合された複数の単位ブロックから成る複数のブロック連結体と、該ブロック連結体のそれぞれの先端を結合する先端結合ブロックと、前記ブロック連結体をそれぞれ送り出す送り出しローラと、該送り出しローラを駆動するローラ駆動手段とを備え、上記ブロック連結体にはそれぞれ上記連結部材が設けられている連結面ＬＦと該連結面の裏面である連結部材が設けられていない非連結面ＮＬＦがあり、上記送り出しローラからそれぞれ上記ブロック連結体が送り出されるときブロック連結体の上記非連結面ＮＬＦが互いに当接するように上記送り出しローラが配置されている伸縮機構によって解決された。
【０００７】
ここで、上記ブロック連結体は、それぞれ連結面ＬＦにおいて各単位ブロックが連結部材によって結合されたものであり、連結面ＬＦが一平面を形成するように各単位ブロックを配置したとき、互いに隣接する単位ブロックの上面と下面が互いに当接する形状を有し、それぞれのブロック連結体はそれぞれの連結面ＬＦの方には曲げることができるが非連結面ＮＬＦの方には曲げることができない。そして、上記ブロック連結体の先端は先端結合ブロックで結合され、互いに当接するように上記巻き取りドラムから繰り出される、或いは送り出しローラから送り出される。従って、一方のブロック連結体がそれの連結面ＬＦの方に曲がろうとすると他方のブロック連結体がそれの非連結面ＮＬＦの方に曲がることになり前者の曲がりを阻止する。この結果、両ブロック連結体はいずれの方向にも曲がらず直線的に伸縮する。
【発明の効果】
【０００８】
上記した本発明に係る伸縮機構は、占有体積を小さくし、しかも伸縮率が大きい伸縮機構を実現できる。そのため、オフィス，家庭などの狭い場所で自由に活動できるロボットのための脚を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、上記した本発明に係る伸縮機構の実施の形態を図面を示して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係る伸縮機構において使用されるブロック連結体の単位ブロックを分解して示した概念的分解斜視図である。
図示したように、ブロック連結体１は、複数の単位ブロック２を連結部材３で回転可能に連結した構造のものである。連結部材３は、ブロック連結体１の一つの側面に沿って設けられている。この連結部材３が設けられている側面を、この明細書では連結面ＬＦと呼ぶ。そして、他方、この連結面ＬＦの裏面であって、連結部材３が設けられていない側面を非連結面ＮＬＦと呼ぶ。
すなわち、各単位ブロック２の上面Ｆ１および下面Ｆ２の上記連結面ＬＦと交差する一辺に連結部材３が設けられ、隣接する単位ブロック２の上面Ｆ１と下面Ｆ２が連結部材３により互いに連結されている。
【００１１】
なお、図１は分解斜視図であるため、各単位ブロック２を分離して示しているが、各単位ブロック２は連結部材３を介して上下方向に連続した状態で連結されている。また、図１においては、連結部材３を各単位ブロック２の構成要素として示したが、各単位ブロック２とは独立の構成要素としても実現できる。
【００１２】
上記連結部材３は、隣接する単位ブロック２が相対的に回動できるように連結する構造のものであれば良く、例えば図示したピン結合でも、また別部材である蝶番を利用しても良い。また、後述する巻き取りドラムに上記ブロック連結体１を巻き取るためには、各連結部材３は、連結面ＬＦ内で略平行に配置されていることが好ましい。
【００１３】
上記連結面ＬＦが一平面を形成するように単位ブロック２を配置すると、単位ブロック２の上面Ｆ１が隣接する単位ブロック２の下面Ｆ２に当接する形状を、各単位ブロック２が有する。この結果、各ブロック連結体１は、連結面ＬＦが内側になるように曲げることができるが、非連結面ＮＬＦが内側になるようには曲げることができない。言い換えれば、連結面ＬＦ側には曲げることができるが、非連結面ＮＬＦ側には曲げることができないものとなる。
【００１４】
なお、図１においては、各単位ブロック２を直方体として示したが、各単位ブロック２の形状は、図１に示すものには限らない。
すなわち、各単位ブロック２の形状は、例えば図２に示すように、回転可能な上下面Ｆ１，Ｆ２が合わさったとき各単位ブロック２の長手方向Ｎ１，Ｎ２が平行になり、そしてそれ以上回転しない形状であれば良い。そして、各単位ブロック２の長手方向Ｎ１, Ｎ２が平行になるときに接するＯＰ１, ＯＰ２部分が上下面Ｆ１，Ｆ２内に存在すれば良い。あとは強度等の問題であり、それなりに最適な形状が存在する。なお、図２中Ｏ点は連結部材３の回転中心、ＯＰ１は上の単位ブロック２の下面Ｆ２内の接部、ＯＰ２は下の単位ブロック２の上面Ｆ１内の接部、Ｎ１は前記ＯＰ１に垂直な方向、Ｎ２は前記ＯＰ２に垂直な方向を各々示す。
【００１５】
上記複数の単位ブロック２を連結して形成したブロック連結体１において重要なことがらは、連結部での回転のガタの無いことである。極端に言えば、図２のＯＰ１，ＯＰ２は存在しなくても機能は果たせる。対を成すブロック連結体１，１同士の相補的な関係が出来るため、全体としては、対を成した反対側の連結部がＯＰ１，ＯＰ２に相当するのである。このことから、ブロック連結体１の各単位ブロック２の断面形状が、図３の斜線部のような形状であっても機能する。斜線部は８角形の巻き取りドラムを大きく囲い込むような円を考え、ドラムとこの円で囲まれた範囲の形状である。このような形状の単位ブロック２を用いると、ドラムに巻き付けたときに対になるブロック連結体１，１同士の間の隙間をなくすことができる。このようなことが可能になるためには、連結部での回転のガタが少ないことが重要である。
【００１６】
ブロック連結体１は、上記のような構造を有するので、巻き取りドラムに巻きつけることができる。図４は、図１のブロック連結体１を、連結面ＬＦが内側面になるように巻き取りドラム４に巻き取り、或いは巻き取りドラム４から繰り出す様子を示す。
この場合、ブロック連結体１は、図４の矢印Ｋ１の方向には曲げることができるが、矢印Ｋ２の方向には曲げることができない。
【００１７】
巻き取りドラム４は、図示したように多角形形状が基本である。好ましい実施の形態においては、巻き取りドラム４に突起５を設け、ブロック連結体１の連結面ＬＦには相補的な形状の窪み６を設け、上記突起５にブロック連結体１を引っかけて、ブロック連結体１の巻き取り、或いは繰り出しを行なう。この突起５の形状は、図５に示したように、ドラム４に巻き付いたブロック連結体１が巻き付くときに先行する連結部材３を中心にした円弧状である必要がある。例えば、図５に示したドラム４が右回りするときブロック連結体１が巻き上げられるとした場合、この図の上辺の右側の隅Ｏを中心とする円弧形状を、この上辺に設けられている突起５の左側の側面が有していることが必要である。なおこの突起５の右側の側面は垂直でよい。ブロック連結体１の各単位ブロック２の連結面ＬＦには、上記突起５に相補的形状の窪み６を設ける。このドラム４の上記した円弧を有する突起５がないと、ブロック連結体１の巻き上げは出来るが、送り出しができない。
【００１８】
本発明においては、図６に示したように、上記した構造の第１のブロック連結体１ａと第２のブロック連結体１ｂとが背中合わせに配置される。そして、第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂは、それぞれ第１と第２の巻き取りドラム４ａ，４ｂにより巻き取られ、或いはそれらから繰り出される。
【００１９】
第１のブロック連結体１ａの先端の単位ブロックと、第２のブロック連結体１ｂの先端の単位ブロックは、共通の単位ブロックである先端結合ブロック２Ｃであり、該先端結合ブロック２Ｃは、上記第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂを結合する役割を担う。
【００２０】
第１と第２の巻き取りドラム４ａ，４ｂは、それらから繰り出された第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂのそれぞれの非連結面ＮＬＦが当接するように配置されている。そして、第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂは、先端において先端結合ブロック２Ｃによって結合されているので、第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂが、第１と第２の巻き取りドラム４ａ，４ｂから同期して等速で繰り出されると、第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂのそれぞれの非連結面ＮＬＦが全面にわたって互いに当接したまま伸張する。同様に、等速で第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂが巻き取られると、非連結面ＮＬＦが全面にわたって互いに当接したまま収縮する。
【００２１】
図５に示したように巻き取りドラム４に突起５を設け、ブロック連結体１の連結面ＬＦに窪み６を設ける実施の形態の場合には、図７に示す機構を採用することができる。図７は、巻き取りドラム４ａ，４ｂが８角形である場合を示し、巻き取りドラム４ａ，４ｂから離れたブロック連結体１ａ，１ｂのそれぞれの非連結面ＮＬＦが当接するように押圧手段７ａ、７ｂでブロック連結体１ａ，１ｂを挟み込む。このブロック連結体１ａ，１ｂを挟み込む押圧手段７ａ、７ｂは摩擦が低い方がよく、例えばローラである。巻き取りドラム４ａ，４ｂの突起５ａ，５ｂとブロック連結体の窪み６ａ，６ｂから成る構造が、ブロック連結体１ａ，１ｂをそれぞれ押し出す。ブロック連結体１ａ，１ｂは、８ａ，８ｂの部分で徐々に隙間を開けてドラムから外れていく。ブロック連結体１ａ，１ｂが突起５ａ，５ｂから完全に離れるまでは、後続するドラムに巻き付いているブロック連結体１ａ，１ｂはドラム表面の突起５ａ，５ｂの構造によって外れることはない。
【００２２】
このように伸張した第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂは、それぞれの非連結面ＮＬＦが全面にわたって互いに当接しているので、前述したように、いずれの方向にも曲げることができず、直線的に伸張、或いは収縮する。
【００２３】
この伸縮機構は、このように曲げることができず、直線的に伸張、或いは収縮するので、図８に示したように、ロボットの脚として使用することができる。
すなわち、第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂは、第１と第２の巻き取りドラム４ａ，４ｂから繰り出され、それぞれの非連結面ＮＬＦが全面にわたって当接した状態で略鉛直方向に下方に伸張している。それぞれのブロック連結体１ａ，１ｂの最下端の単位ブロックは、先端結合ブロック２Ｃで結合されている。
【００２４】
最下端の先端結合ブロック２Ｃは、上部分２Ｃａと下部分２Ｃｂに分かれ、その間に略鉛直な回転軸を有する回転機構２Ｃｃが設けられ、上記上部分２Ｃａと下部分２Ｃｂが相対的に回転可能となっている。また、下部分２Ｃｂには、略水平な回転軸を有するキャスタ２Ｃｄが設けられている。
【００２５】
キャスタ２Ｃｄに駆動手段を設けると、床面Ｅに対して水平移動が可能となる。また回転機構２Ｃｃに駆動手段を設けると、鉛直軸の周りの回転運動が可能になる。
なお、最下端の先端結合ブロック２Ｃに、オムニホイールを設けることも可能である。また、これらの駆動手段のための動力線および信号線（図示せず）は、上記単位ブロック２の中を通して上部のロボット本体１０の内部の電源および制御部（図示せず）に接続することができる。
【００２６】
第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂは、上部のロボット本体１０の内部に設けられた巻き取りドラム４ａ，４ｂにより巻き取られ、或いは繰り出される。巻き取りドラム４ａ，４ｂは、それぞれ第１と第２のドラム駆動手段９ａ、９ｂにより駆動される。第１と第２のドラム駆動手段９ａ，９ｂは、第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂが互いに等しい速度で繰り出され、或いは巻きとられるように、第１と第２の巻き取りドラム４ａ，４ｂを同期して駆動する。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態においては、第１と第２のブロック連結体１ａ，１ｂを、第１と第２の巻き取りドラム４ａ，４ｂに螺旋状に巻き取る。図９は、ブロック連結体１が巻き取りドラム４に螺旋状に巻き取られた状態の斜視図である。この場合、ブロック連結体１は巻き取りドラム４に１重にしか巻かれないので、第１と第２の巻き取りドラム４ａ，４ｂの中心軸の間隔を一定に保つことができる。また、この場合は、伸縮率（ロボットの高さに対するロボットの高さの変化の比率）をより大きくすることができる。
【００２８】
このようにブロック連結体１を螺旋状に巻き取るためには、単位ブロック２の上面Ｆ１と下面Ｆ２を傾斜させればよい。すなわち、図１、図１０に示したように、ブロック連結体１の長手方向をｙ軸、ブロック連結体１の連結面ＬＦに垂直な方向をｘ軸、ｘ軸とｙ軸に垂直な方向をｚ軸とするとき、各単位ブロック２の上面Ｆ１と下面Ｆ２を、ｘ軸とｚ軸が通るｘｚ面を、ｘ軸の周りで所定角度φだけ傾斜させた平面とすればよい。角度φは、巻き取りドラム４の直径、単位ブロック２の幅等を考慮して、幾何学的に決められる角度である。図１０に、このような単位ブロック２をｘ方向から見た正面図を示す。
【００２９】
単位ブロック２の上面Ｆ１と隣接する単位ブロック２の下面Ｆ２が当接したとき、これらの面が一平面を形成せず、角度θだけ傾く場合の影響は、図１１、図１２に示したように、それらの上面Ｆ１と下面Ｆ２がなす角度をθ、各単位ブロック２のブロック連結体１の長手方向（ｙ軸）の長さをＢ、各単位ブロック２の上記長手方向（ｙ軸）に垂直な方向（ｘ軸）の厚さをＡ、各単位ブロック２のｙ軸とｘ軸に垂直な方向（ｚ軸）の幅をＣとする。そして、説明を簡単にするために、上記角度θが一定であると仮定し、また、各単位ブロック２の上面Ｆ１と下面Ｆ２は、図１２に示したように、ｘｚ面をｘ軸の周りに角度φだけ傾斜させてあり、ｎ個の単位ブロック２が積み重なり、全体として高さがＨ（＝ｎＢ）になっているとした場合、下記のものとなる。
【００３０】
すなわち、角度θは、図１１に示すように、連結部のガタΔＢによって引き起こされ、次のように近似できる。
θ＝ｓｉｎθ＝ΔＢ／Ａ          ・・・・（１）
【００３１】
ｎ個の単位ブロック２によるｎ段の連結の際にそれぞれにガタΔＢがある場合、ｎ番目の単位ブロック２におけるｘ、ｙ、ｚ軸方向における構造変形ΔＸ、ΔＹ、ΔＺは、それぞれ次の式で表される。
ΔＸ＝（Ｈ／ｎ）(sinθ＋ sin２θ＋・・＋ sinｎθ)  cosφ          ・・（２）
ΔＹ＝（−Ｈ／ｎ）(n− cosθ− cos２θ−・・− cosｎθ）cos2φ      ・（３）
ΔＺ＝（−Ｈ／ｎ）(n− cosθ− cos２θ−・・− cosｎθ） sinφ cosφ・（４）
【００３２】
図１３乃至図１５は、上記式（２）、（３）、（４）で求めた構造変形（ΔＸ、ΔＹ、ΔＺをＨで割ったもの）をθとｎとφの関数としてグラフ化したものである。
【００３３】
ΔＸは、ΔＹ，ΔＺに比べ非常に大きくなるので、構造変形については、ΔＸを検討すれば十分である。θとｎに対してΔＸは比例的に変化している。θを微小とすると、次のように近似することができる。
ΔＸ＝Ｈ〔（ｎ＋１）／２〕θ cosφ  ・・・（５）
【００３４】
また、φを大きくとるほどΔＸが小さくなる。これは螺旋状に巻き取るための角度φを大きくとると、構造変形が小さくなるという効果もあることを意味する。
【００３５】
このような構造変形および伸縮率を考慮して、本発明に係る伸縮機構をロボットの脚とし、自分の高さの５倍の段差を越えることができるロボットを想定すると、ロボットの各部の寸法は次のようになる。
ロボットの高さ＝１７０（ｍｍ）、ロボットの直径＝４５０（ｍｍ）
Ａ＝２０（ｍｍ）、Ｂ＝３０（ｍｍ）、Ｃ＝１５（ｍｍ）
ｎ＝２９、Ｈ＝８７０（ｍｍ）、φ＝３．６（度）
【００３６】
ロボットの脚に許される構造変形を２０（ｍｍ）とするとき、単位ブロックの連結部に必要な精度は、式（１）と（５）から、ΔＢは約０．０３６（ｍｍ）となる。しかし、ガタによる構造変形は、対を成すブロック連結体の回転部までを考慮すればよい。従って、対を成した場合の構造変形を考えるときは、上のＡは、２Ａとみなしてよいので、ΔＢは２倍まで許容される。
【００３７】
図１６は、単位ブロック２の形状の他の実施の形態を示したものである。
ブロック連結体の長手方向をｙ軸、ブロック連結体の連結面ＬＦに垂直な方向をｘ軸、ｘ軸とｙ軸に垂直な方向をｚ軸とするとき、この実施の形態では、一方のブロック連結体１ａの単位ブロック２ａが、他方のブロック連結体１ｂの単位ブロック２ｂに対してｚ軸方向にずれることを防止するｚ軸方向位置規制手段を備えている。
【００３８】
具体的には、第１のブロック連結体１ａに属する単位ブロック２ａの非連結面ＮＬＦには凹部２Ａが設けられ、第２のブロック連結体１ｂに属する単位ブロック２ｂの非連結面ＮＬＦには凸部２Ｂが設けられている。第１のブロック連結体１ａの非連結面ＮＬＦと第２のブロック連結体１ｂの非連結面ＮＬＦが当接するとき、上記凹部２Ａに上記凸部２Ｂが嵌入するように、それら凹部２Ａと凸部２Ｂは相補的形状を有する。この結果、一方のブロック連結体にｚ方向の擾乱運動が加わっても、当接状態を維持することができる。
【００３９】
図示されていない単位ブロック２の他の実施の形態では、第１のブロック連結体１ａに属する単位ブロック２ａの非連結面ＮＬＦに永久磁石が設けられ、第２のブロック連結体１ｂに属する単位ブロック２ｂの非連結面ＮＬＦにも永久磁石が設けられている。第１のブロック連結体１ａの非連結面ＮＬＦと第２のブロック連結体１ｂの非連結面ＮＬＦが当接するとき、上記永久磁石のＮ極とＳ極が当接し互いに引き合う。この結果、一方のブロック連結体に他方のブロック連結体から離す方向の擾乱運動が加わっても、当接状態を維持することができる。
なお、この場合であっても、一対の単位ブロック毎に上記ドラム駆動手段で引き離すことにより、ブロック連結体を上記巻き取りドラムに巻き取ることができる。
【００４０】
図１７は、送り出し機構を重視した本発明の他の実施の形態の概念図である。
この実施の形態では、図７に示したブロック連結体１ａ，１ｂを挟み込む押圧手段７ａ，７ｂに、ブロック連結体１ａ，１ｂの送り出し機能をも持たせたもので、送り出しローラ１１ａ，１１ｂの外周に突起１２ａ，１２ｂを各々設け、ブロック連結体１ａ，１ｂの連結面ＬＦの対応する位置に相補的形状の窪み（図示セズ）を設け、そして、ローラ駆動装置１３ａ，１３ｂを用いて前記送り出しローラ１１ａ，１１ｂを回転すると、上記突起１２ａ，１２ｂとブロック連結体１ａ，１ｂ側の窪みとが噛み合い、ブロック連結体１ａ，１ｂが送り出される。
このような構造とすると、上記した巻き取りドラム４ａ，４ｂ（図１７には図示セズ）の機能は、ブロック連結体１ａ，１ｂを収納しておくだけになり、特に送り出し機構（図５、図７に示した突起５）は設けなくてもよく、また収納形態にも自由度が増し、ロボットの形状の設計自由度を増すことができる。
【００４１】
以上、本発明に係る伸縮装置の実施の形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲の記載した本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び更新が可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る伸縮機構において使用されるブロック連結体の単位ブロックを分解して示した概念的な分解斜視図である。
【図２】連結部材の回りで単位ブロックが回転するときの上の単位ブロックの下面と下の単位ブロックの上面との位置関係を示した説明図である。
【図３】単位ブロックの断面形状の一つの実施形態を示した図である。
【図４】図１のブロック連結体を巻き取りドラムから巻き取り、或いは繰り出している状態を示した概念的な斜視図である。
【図５】巻き取りドラムに設ける突起の断面形状の一つの実施形態を示した図である。
【図６】図１のブロック連結体を二つ、それらの非連結面が当接するように配置してブロック連結体をそれぞれの巻き取りドラムから巻き取り、或いは繰り出している状態を示した概念的な斜視図である。
【図７】突起を設けた巻き取りドラムを用いて、ブロック連結体を二つ、それらの非連結面が当接するように配置してブロック連結体をそれぞれの巻き取りドラムから巻き取り、或いは繰り出している状態を示した概念的な斜視図である。
【図８】本発明に係る伸縮機構の一例をロボットの脚として使用した時の概念的な断面立面図である。
【図９】ブロック連結体を巻き取りドラムに螺旋状に巻きつける実施形態における巻き取りドラムの概念的な斜視図である。
【図１０】巻き取りドラムに螺旋状に巻き取ることができるブロック連結体をｘ軸方向から見た正面図である。
【図１１】二つの単位ブロックの連結部のガタをｚ軸方向から見た正面図である。
【図１２】図１１のガタの集積を評価するための説明図である。
【図１３】角度θと構造変形の関係を示したグラフである。
【図１４】単位ブロックの段数ｎと構造変形の関係を示したグラフである。
【図１５】角度φと構造変形の関係を示したグラフである。
【図１６】単位ブロックの形状の他の実施形態を示した概念的な斜視図である。
【図１７】本発明に係る伸縮機構の他の実施形態を示した概念図である。
【符号の説明】
【００４３】
１，１ａ，１ｂ      ブロック連結体
２，２ａ，２ｂ      単位ブロック
２Ｃ                先端結合ブロック
３                  連結部材
４，４ａ，４ｂ      巻き取りドラム
５，５ａ，５ｂ      突起
６，６ａ，６ｂ      窪み
７ａ，７ｂ          押圧手段
８ａ，８ｂ          連結ブロックが徐々に隙間を開けてドラムら外れていく部分
９ａ，９ｂ          ドラム駆動手段
１０                ロボット本体
１１ａ，１１ｂ      送り出しローラ
１２ａ，１２ｂ      突起
１３ａ，１３ｂ      ローラ駆動手段
２Ｃａ              上部分
２Ｃｂ              下部分
２Ｃｃ              回転機構
２Ｃｄ              キャスタ
Ｅ                  床面
Ｆ１                上面
Ｆ２                下面
ＬＦ                連結面
ＮＬＦ              非連結面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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